JPS6162367A - 多重電極半導体電力装置をドライブするための電源 - Google Patents

多重電極半導体電力装置をドライブするための電源

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JPS6162367A
JPS6162367A JP60184994A JP18499485A JPS6162367A JP S6162367 A JPS6162367 A JP S6162367A JP 60184994 A JP60184994 A JP 60184994A JP 18499485 A JP18499485 A JP 18499485A JP S6162367 A JPS6162367 A JP S6162367A
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transistor
capacitor
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power supply
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    • H03K17/0412Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04123Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
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    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 11匹11 比較的新しい半導体装置はM OS F E Tとして
知られる電界効果トランジスタであや。MOSFETは
、それが回路を簡略化できるとともに、性能を最適化し
かつ成分を減少させるので望ましい回路成分である。
電力MO3FET装置の1つの利用は、全ブリッジイン
バータや半ブリツジインバータのような電源におけるも
のである。そのような回路たとえば半ブリツジ回路にお
いて、集積化された制御回路は必要な出力を与える2つ
のMOSFETをドライブするトランスへ接続されてい
る。その集積回路は、電源の制御のために必要なすべて
の低電圧レベルの機能を含んでいる。
M OS F E T装置から効率的でよく制御された
島きを得るために、それらは1=とえば20〜100ナ
ノ秒で非常に迅速にターンオン・オフしな番プればなら
ない。しかしながら、たとえばゲート容ffiカフ50
〜3000PF(7)fOllllt”c15す得76
) M 03FETの種々の電極間容量を克服するため
に、かなりの電流が必要とされる。半ブリツジ回路にお
いて、ターンオンされるべき2つのMOS F ETゲ
ートが存在しく全ブリッジにおいては4ゲート)、その
ゲート電位は十分に条件を満たずために少なくとも直流
の10〜12ボルトに上げられなければならない。良好
なドライブのために必要な電流(1アンペア)は、通常
の集積回路からはINられない。
このドライブ問題を克服するために、2つの交互のUN
 4Rを利用することができ、これらの機構において、
補助的な電源が接続トランスの1次において与えられる
か、または半ブリッジの各MO3FETについて1つで
あって通常2つ設けられる2次において与えられる。好
ましいドライブ回路は、トランスの2次において補助的
電源を用いる。
これはこのタイプの回路において有利であることがわか
る。なぜならば、2つの分断された電源か荀 半ブリッジにおいて必要とされ、3つの虜囚1された電
源が全ブリッジインバータのために必要とされるからで
ある。
本発明はMO3FEI”B置を用いる電源回路を提供し
、補助的な電源は最適動作のためとMOSFETの速い
ターンオンとターンオフを行なうためr必要とされない
衷」」11匪J一 本発明の原理は本発明を実施する半ブリツジインバータ
回路10に関して説明される。回路10は集積回路ドラ
イバ20を含み、それは電源の制御に必要な低電圧レベ
ルのすべての機能を含む。
典型的なモジュール20はシリコンゼネラル社製の5G
3526である。ドライバ20の出力は、2つの同じ2
次巻150と60を有するトランス40の1次巻線30
を通し接続されている。そのトランスは、通常は電源の
出力と同じ電位にあるドライバ20と、インバータのパ
ワ一段に必要どされる高圧電位であって通常はアイソレ
ーションなしに主電源から直接jqられる電位との間に
り。
C,アイソレーションを与える。
回路10はその出力装置として2つのPチャンネルMO
3FET電界効果トランジスタ)it?ff 70と8
0をも含み、それらの電極であるソース、ドレイン、お
よびゲートは従来の様式で表わされている。
トランスの巻線50とMOS F E T 70の間に
接続されているのはドライバ回路90であり、トランス
巻160とMO3FET80の間はドライバ回路100
である。回路90と100は、それらのMOSFETの
ための電源とドライバのように働く。回路90はPNP
トランジスタ120とシリーズに接続されたNPNI−
ランジスタ110を含み、それらのエミッタはリード1
22によって1つにされてリード126によってMO3
FET70のゲートヘ接続されている。PNPトランジ
スタ120のコレクタはリード130へ接続されており
、NPNI−ランジスタ110のコレクタはリード14
0へ接続されている。リード140は図示のように配向
されていてダイオード150を介して2次巻線50の上
側の点を付【プられた端部に接続されており、その下側
の端部はMOS FET70のドレインとMO3FET
80のソースに接続されたリード170ヘリード160
によって接続されている。トランジスタ110のコレク
タはキャパシタ180を介してリード160へ接続され
ており、この接続点はキャパシタ190を介してリード
130とトランジスタ120のヲレクタへ接続されてい
て、さらに図示のように配向されていてダイオード19
2を介してリード200によってダイオード150へ接
続されている。
リード200は、抵抗204にJ:ってトランシタ11
0と120の相互接続されたベース電極IN接続されて
いる。
MO3FET70のソースはリード210によって正の
電源V1へ接続されている。
M OS F E T 80のための第2の回路100
はMO3FET70のための回路90と同一であり、同
じ部分はプライムマークを有する同じ3照番号を有して
いる。しかし、2次巻線60の下側端部は点を付けられ
た端部であってリード160′によってMO3FET8
0のドレインと回路10のり、C,帰路へ接続されてい
る。
リード170は出力トランスの1次巻線220へ度続さ
れている。
回路10の動作において、キャパシタ180ど190が
充電されてドライバ90は正と負の矩形パルスを含む波
形または信号(第2図)を生じると仮定しよう。2次巻
850はこの波形を再生して、その波形中に正と負のパ
ルスを生じる。波形Bの正になる部分において、トラン
ジスタ110のベース゛電極は順バイアスされ、電流は
トランジスタ110とリード126を介してキャパシタ
180からM OS F E T 70のベースへ流れ
、MO3FET70は正にドライブされてターンオンさ
れ、そしてトランス222の一時巻MA 220を通っ
て正のパルスを生じる。同時に、ダイオード150は導
通してキャパシタ180を1よぼWのパルスのピークま
で充電する。MOS F E lの゛オン°。
時間は波形Aの正になる部分の時間より大きく、キャパ
シタ180は十分に充電される。波形Δの負になる部分
において、パルスが0電位に到達するときにダイオード
150は逆バイアスされて、トランジスタ110がター
ンオフされ、そして電荷がキャパシタ180に保持され
る。波形Δの負になる部分において、上述のことが1−
ランジスタ120について繰返され、この場合キャパシ
タ190は負に充電される。この場合、MO8FE丁7
0はトランス巻線220を通って員のパルスを生じる。
第2番目とすべての続く正になる信号は、MO3FET
70のゲートのために必要な充欣電電流を与えるエミッ
タとしてトランジスタ110を制御する。同じことがト
ランジスタ120とそのMO3FET70についても言
える。
回路100の動作は回路9oの動作と同じであるが位相
が180°ずれている。
MO8FETゲート回路における全パワー消散は無視し
+するので、ドライバ20の動作電流は十分にその割当
内にあり、ドライブトランスの電流取扱い要件は五しく
減少される。
D、C,ドライブトランジスタ構成は、大きく変わり(
qる。小さな信号のMOS F E Tはバイポーラの
トランジスタ110と120に代わることができ、シン
グルポーラ電源が正と負の両方のものに代わって用いる
ことができるが、それらは低い雑音裕度を有する。上述
の発明はNまたはPチャンネルにかかわらず任意の電力
MO8FETドライバへ良好なドライブ信号を与える。
本発明の主要な長所は、(1)出力電界効果トランジス
タのために別個の電源が必要とされないことと、(2)
入力ドライバまたは制御モジュールは低電力レベル源で
あるがその回路は出力FETのために比較的高い電流パ
ルスを生じることができることである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回路の概略図である。 第2図は第1図の回路において現われる電流と電圧の信
号の結果を示す。 図において、10は半ブリツジインバータ回路、20は
集積回路ドライバ、30は1次巻線、40はトランス、
50ど60は2次巻線、70と80はMOSFET、9
0と100はドライバ回路、110はNPNI−ランジ
スタ、120はP N I) l−ランジスタ、180
と190はキャパシタ、150ど192はダイオード、
204は抵抗、220は1次巻線、222はトランスを
示す。 特許出願人  バロース・コーポレーションFIG、l
。 FIG、2゜

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多重電極半導体電力装置をドライブするための電
    源であって、 1次の巻線を通し与えられる信号を再生する2次の巻線
    を有するトランスの1次の巻線へ接続されていて制御信
    号を与える回路モジュールと、出力トランスに接続され
    た第1の多重電極半導体装置と、前記第1の半導体装置
    へ接続されたドライブ回路を含み、 前記ドライブ回路は充電されるキャパシタを含み、その
    キャパシタは充電されたときに前記第1の半導体装置を
    動作させるための電源として働き、前記ドライブ回路は
    前記回路モジュールからの入力信号によつて動作し得る
    スイッチ手段を含み、前記キャパシタを含む経路におい
    て前記第1の半導体装置へ電流を与え、それによって前
    記第1の半導体装置がターンオンされて出力パルスを生
    じることを特徴とする多重電極半導体電力装置をドライ
    ブするための電源。
  2. (2)前記ドライブ回路において、前記第1の2次巻線
    と前記第1の半導体装置との間に接続されていて前記キ
    ヤパシタを伴なう電流経路内にあるスイッチングトラン
    ジタを含み、前記スイッチングトランジスタは前記回路
    モジュールによって発生された信号によってターンオン
    され、次にそれ自身が前記第1の半導体装置をターンオ
    ンすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電
    源。
  3. (3)前記ドライブ回路は、 前記第1の半導体装置のゲートヘ1つにされて接続され
    ているエミッタを有するNPNトランジスタおよびPN
    Pトランジスタと、 或るときに1つのトランジスタとそのキャパシタが前記
    第1の半導体をターンオンする電流経路内にあって、他
    のときに他のトランジスタとそのキャパシタが前記第1
    の半導体装置をターンオンする電流経路内にあるように
    接続されていて各トランジスタと関係付けられているキ
    ャパシタを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電源。
  4. (4)前記第1の半導体装置はゲート、ソース、および
    ドレインの電極を有する電界効果トランジスタであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の電源。
  5. (5)前記第1の半導体装置はゲート、ソース、および
    ドレインの電極を有する電界効果トランジスタであり、
    前記スイッチングトランジスタと前記電流経路は前記第
    1の半導体装置のゲート電極へつながることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の電源。
  6. (6)多重電極半導体電力装置をドライブするための電
    源であって、前記電源は、 第1の2次巻線と第2の2次巻線を有するトランスの1
    次巻線へ接続されていて制御信号を与える回路モジュー
    ルを含み、前記第1の2次巻線は1次巻線を通し与えら
    れる信号を再生し、前記第2の2次巻線は同じ信号であ
    るが180°位相のずれた信号を再生し、 前記多重電極半導体電力装置を駆動するための電源はさ
    らに、出力トランスに接続された第1の多重電極半導体
    装置と、 前記第1の2次巻線と前記第1の半導体装置との間に接
    続された第1のドライブ回路を含み、前記第1のドライ
    ブ回路は充電されたときに前記第1の半導体装置を動作
    させるための電源として働く第1のキャパシタを含み、 前記第1のドライブ回路は前記回路モジュールからの入
    力信号によって動作し得るスイッチ手段を含み、前記第
    1のキャパシタを含む経路において前記第1の半導体装
    置へ電流を与え、それによって前記第1の半導体装置が
    ターンオンされて出力パルスを生じ、 前記多重電極半導体電力装置を駆動するための電源はさ
    らに、出力トランスヘ接続された第2の多重電極半導体
    装置と、 前記第2の2次巻線と前記第2の半導体装置との間に接
    続された第2のドライブ回路を含み、前記第2のドライ
    ブ回路は充電されたときに前記第2の半導体装置を動作
    させるための電源として働く第2のキャパシタを含み、 前記第2のドライブ回路は前記回路モジュールからの入
    力信号によつて動作し得るスイッチ手段を含み、前記第
    2のキャパシタを含む経路において前記第2の半導体装
    置へ電流を与え、それによって前記第2の半導体装置は
    ターンオンされて出力パルスを生じることを特徴とする
    多重電極半導体電力装置をドライブするための電源。
  7. (7)前記第1と第2のドライブ回路の各々は、 前記第1の半導体装置のゲートヘ1つにされて接続され
    ているエミッタを有しかつ前記2次巻線を通して接続さ
    れているNPNトランジスタとPNPトランジスタと、 前記第1の半導体装置をターンオンする電流経路内に1
    つのトランジスタとそのキャパシタが或るときに存在し
    、他のときに他のトランジスタとそのキャパシタが前記
    第1の半導体装置をターンオンする電流経路内にあるよ
    うに接続されていて各トランジスタと関係付けられてい
    るキャパシタを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    6項記載の電源。
JP60184994A 1984-08-29 1985-08-22 多重電極半導体電力装置をドライブするための電源 Pending JPS6162367A (ja)

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